Сборник задач по физике Электромагнитное поле Вещество в электростатическом поле Электромагнитное взаимодействие Элементы квантовой механики Молекулярные спектры Электропроводность Ядерная физика

Архитектура персонального компьютера

Физический размер (форм-фактор) - почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Другие распространённые форматы - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма и 0,85 дюйма

Таблицы размещения файлов (FAT). FAT представляет из себя таблицу, состоящую из большого количества элементов, описывающих распределение всех кластеров на диске. Каждому кластеру из области данных соответствует одна запись в таблице. Секторы, не принадлежащие области данных — относящиеся к самой FAT, к корневому каталогу, все загрузочные секторы — в таблице размещения файлов не учитываются.

В FAT регистрируются не отдельные секторы данных, а их группы, называемые кластерами или ячейками размещения данных (allocation unit). Кластер состоит из одного или нескольких секторов и представляет из себя элементарную ячейку, используемую DOS для хранения данных на диске. Минимальный объем дискового пространства, отводимого для записи файла — это кластер. Даже если размер файла всего на один байт превосходит размер кластера, для его хранения будут отведены уже две ячейки размещения данных. Размер кластера в DOS определяется при форматировании высокого уровня с помощью команды FORMAT.

FAT можно представить как некую разновидность электронной таблицы, с помощью которой управляют использованием кластеров. Каждая ячейка в этой таблице соответствует одному кластеру на диске; число, хранящееся в этой ячейке, представляет из себя некоторый код, по которому можно определить, используется ли кластер для хранения файла — а если это так, то где можно найти следующий кластер, относящийся к тому же файлу.

Хранящиеся в FAT коды являются 12 или 16-разрядыми шестнадцатиричными числами. Работать с 16-разрядными числами проще — их длина в точности соответствует двум байтам и редактировать их несложно 12-разрядное число — это только 1,5 байта, потому при работе с дисковыми редакторами, в которых данные представляются в виде целых байтов, возникают определенные сложности. Вам придется заниматься шестнадцатиричной арифметикой для того, чтобы преобразовать выводимые на экран байты в реальные коды FAT. Правда вам (если вы, конечно, не пользуетесь программой DEBUG), скорее всего, удастся избежать такой участи, поскольку в большинстве современных программ в режиме редактирования FAT преобразование чисел осуществляется автоматически. Во многих из них коды FAT представляются также и в десятичной форме, более привычной для большинства пользователей.

Программа FDISK определяет наличие на диске 12-разрядной или 16-разрядной FAT, хотя сама таблица записывается во время форматирования высокого уровня с помощью команды FORMAT. На всех дискетах используется 12-разрядная FAT, а на жестких дисках ее разрядность зависит от объема тома. При его размере более 16 М (32 768 секторов) DOS создает 16-разрядную FAT, а в остальных случаях — 12-разрядную. Курс лекций по информатике

На любом диске хранятся две копии FAT. Каждая из них занимает непрерывную последовательность секторов (без "пробелов"), причем вторая копия располагается непосредственно следом за первой. К сожалению, DOS использует вторую копию FAT только в том случае, если невозможно прочесть какие-либо секторы в первой. Если первая копия FAT испорчена, но при этом читается (что случается чаще всего), то DOS не обращается ко второй копии. Вторая копия FAT не проверяется и не контролируется даже командой CHKDSK. Более того, всякий раз, когда DOS обновляет первую копию FAT, большая часть первой таблицы автоматически копируется во вторую. Следовательно, если первая копия была повреждена, а затем дополнена, то большая часть первой (испорченной) копии FAT попадает во вторую таблицу и портит и ее. После произведенного дополнения вторая копия оказывается точным повторением первой, со всеми ее повреждениями. Две таблицы FAT редко оказываются "несогласованными" в течение сколько-нибудь длительного времени, поскольку копирование первой таблицы во вторую происходит при каждом обновлении первой копии, т.е. при каждой операции записи на диск. Поэтому вторая копия FAT может оказаться полезной лишь при восстановлении данных вручную, и то только в том случае, если неполадки были замечены вовремя, еще до того момента, как DOS успела записать на диск что-нибудь новенькое.

Кластеры. Как уже говорилось ранее, начиная с версии DOS 4.0, вместо имени "кластер" элементарная структура области данных получила другое название — "ячейка размещения данных". Новый термин вполне подходящий, поскольку кластер является наименьшей порцией дискового пространства, которой может оперировать DOS при считывании и записи файла. Кластер может состоять из одного сектора, но, как правило, их все же бывает больше. Чем больше секторов в кластере, тем меньше как размер FAT, так и время, затрачиваемое на ее обработку (поскольку уменьшается количество используемых в этом процессе данных). Правда, неизбежной платой за скорость является потеря определенной части дискового пространства. Если размер файла не кратен размеру кластера (а именно так чаще всего и бывает), то некоторая часть объема последнего предоставленного файлу кластера останется пустой. Но использовать это пространство для записи других данных нельзя, поскольку клас^ тер уже помечен как использованный. Передача команд и информации может осуществлять не только программа пользователя, но и оператор, находящийся за терминалом абонентской машины.

В табл. 20.15 приведены принимаемые по умолчанию размеры кластеров на гибких дисках различных форматов.

Таблица 20.15. Принимаемые по умолчанию размеры кластеров для гибких дисков

Тип дискеты

Размер кластера

5,25", 360 К

2 сектора (1024 байта)

5,25", 1,2 М

1 сектор (512 байт)

3,5", 720 К

2 сектора (1024 байта)

3,5", 1,44 М

1 сектор (512 байт)

3,5", 2,88 М

2 сектора (1024 байта)

Дисковые структуры DOS Для того чтобы управлять файлами и предоставлять прикладным программам полноценный интерфейс для взаимодействия с накопителями, независимо от типа последних, DOS создает на диске определенный набор структур. Каждая служебная область диска предназначена для определенных целей. Загрузочные секторы разделов. Для того чтобы один и тот же жесткий диск можно было использовать для работы с различными операционными системами, его логически разбивают на несколько главных разделов (их количество может лежать в пределах от 1 до 4). Загрузочные секторы томов DOS. Загрузочный сектор тома (VBS — Volume Boot Sector) — это первый сектор в любой области накопителя, определяемой как отдельный том или логический диск DOS. Корневой каталог. Каталог представляет из себя простую базу данных, в которой содержится информация о файлах, хранящихся на диске. Имена и расширения файлов "выравниваются» влево (к началу соответствующего поля), оставшиеся вакантные места заполняются пробелами (код символа 32h). . На первый взгляд может показаться странным, что на дискетах с высокой плотностью записи и большим, чем на дискетах с низкой плотностью, количеством отдельных секторов, размеры кластеров иногда оказываются меньшими.

Мыши.

Мышь — это маленькая пластиковая коробка, которая лежит на столе рядом с клавиатурой. Если ее двигать по столу, курсор на экране тоже будет двигаться, позволяя пользователям указывать на элементы экрана. У мыши есть одна, две или три кнопки, нажатие на которые дает возможность пользователям выбирать строки меню.

Существует три типа мышей: механические, оптические и оптомеханические. У мышей первого типа снизу торчат резиновые колесики, оси которых расположе­ны перпендикулярно друг к другу. Если мышь передвигается в вертикальном на­правлении, то вращается одно колесо, а если в горизонтальном, то другое. Каждое колесико приводит в действие резистор (потенциометр).

Следующий тип — оптическая мышь. У нее нет ни колес, ни шарика. Вместо этого используются светодиод и фотодетектор, расположенный в нижней части мыши. Оптическая мышь перемещается по поверхности особого пластикового ков­рика, который содержит прямоугольную решетку с линиями, близко расположен­ными друг к другу. Когда мышь двигается по решетке, фотодетектор воспринима­ет пересечения линий, наблюдая изменения в количестве света, отражаемого от светодиода. Электронное устройство внутри мыши подсчитывает количество пе­ресеченных линий в каждом направлении.

Третий тип — оптомеханическая мышь. У нее, как и у более современной меха­нической мыши, есть шарик, который вращает два вывода, расположенных пер­пендикулярно друг к другу. Выводы связаны с кодировщиками. В каждом коди­ровщике имеются прорези, через которые проходит свет. Когда мышь двигается, выводы вращаются и световые импульсы воздействуют на детекторы каждый раз, когда между светодиодом и детектором появляется прорезь. Число воспринятых детектором импульсов пропорционально количеству перемещения.

Монохромные принтеры

Самыми дешевыми являются матричные принтеры, у которых печатающая го­ловка последовательно проходит каждую строку печати. Головка содержит от 7 до 24 игл, возбуждаемых электромагнитным полем. Дешевые матричные принтеры имеют 7 игл для печати, скажем, 80 символов в строке в матрице 5x7. В результате строка печати состоит из 7 горизонтальных линий, а каждая из этих линий состоит из 5x80=400 точек. Каждая точка может печататься или не печататься в зависимо­сти от того, какая нужна буква. Качество печати можно повышать двумя способами: использовать большее количество игл и создавать наложение точек.

Дома удобно использовать недорогие струйные принтеры. Подвижная печата­ющая головка содержит картридж с чернилами. Она двигается горизонтально над бумагой, а чернила в это время выпрыскиваются из крошечных выпускных отвер­стий. Внутри каждого отверстия капля чернил нагревается до критической точки и, в конце концов, вырывается наружу.

Лазерный принтер. Это устройство сочетает хорошее качество печати, универсальность, высокую скорость работы и умеренную стоимость. В лазерных принтерах используется почти такая же технология, как в фотокопировальных устройствах. Многие компании производят устройства, совмещающие свойства копировальной машины, принтера и иногда также факса. Главной частью этого принтера является вращающийся барабан (в некоторых более дорогостоящих сис­темах вместо барабана используется лента). Перед печатью каждого листа барабан получает напряжение около 1000 вольт и окружается фоточувствительным мате­риалом. Свет лазера проходит вдоль барабана (по длине) почти как пучок элект­ронов в электронно-лучевой трубке, только вместо напряжения для сканирования барабана используется вращающееся восьмиугольное зеркало. Луч света модули­руется, и в результате получается определенный набор темных и светлых участ­ков. Участки, на которые воздействует луч, теряют свой электрический заряд.

После того как нарисована строка точек, барабан немного поворачивается для создания следующей строки. В итоге первая строка точек достигает резервуара с то­нером (электростатически чувствительным черным порошком). Тонер притяги­вается к тем точкам, которые заряжены, и так формируется визуальное изображе­ние строки. Через некоторое время барабан с тонером прижимается к бумаге, оставляя на ней отпечаток изображения. Затем лист проходит через горячие вали­ки, и изображение закрепляется. После этого барабан разряжается, и остатки тонера счищаются с него. Теперь он готов к печатанию следующей страницы.

Ёмкость (англ. capacity) - количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 1000 Гб. В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., "настоящая" ёмкость жёсткого диска, маркированного как "200 Гб", составляет 186,2 ГиБ.

На главную